JP2002334816A - Method of manufacturing compound semiconductor device and wafer-bonding unit - Google Patents

Method of manufacturing compound semiconductor device and wafer-bonding unit

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JP2002334816A
JP2002334816A JP2001140274A JP2001140274A JP2002334816A JP 2002334816 A JP2002334816 A JP 2002334816A JP 2001140274 A JP2001140274 A JP 2001140274A JP 2001140274 A JP2001140274 A JP 2001140274A JP 2002334816 A JP2002334816 A JP 2002334816A
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和由 古川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compound semiconductor device manufacturing method, capable of restraining a bonding surface from decreasing in area in a thermal treatment after wafers have been bonded directly together, and manufacturing a compound semiconductor device with higher yield. SOLUTION: In a compound semiconductor manufacturing method, including a process of directly bonding two compound semiconductor wafers together; a pretreatment process is carried out before a bonding process, in which a cleaned wafer is introduced into a dehydrating unit 20; water droplets are removed off by a spin dryer, nitrogen having humidity of 5% or below is introduced into the dehydrating unit 20, to remove moisture attracted to the surface of the wafer; and the unit 20 is so controlled as to reduce the discharged moisture to 1×10<15> atm/cm<2> or lower, from room temperature to 150 deg.C at a temperature increase rate of 0.5 deg.C/sec, when the amount of gas seeds discharged from a wafer, while it is heated is specified through a TDS method of measuring the discharged gas at different temperatures by the use of a quadrupole mass spectrometer. Therefore, the wafer is introduced into a bonding unit 10 which keeps the humidity of 30% or so, and residual moisture left on the wafer is kept constant, after the moisture absorbed to the surface of the wafer is removed, until a direct bonding process is carried out.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、化合物半導体を用
いた高輝度LED等の製造技術に係わり、特に2枚の化
合物半導体ウェハを直接接着する工程を有する化合物半
導体素子の製造方法と、この方法に使用するウェハ接着
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for manufacturing a high-brightness LED or the like using a compound semiconductor, and more particularly to a method for manufacturing a compound semiconductor device having a step of directly bonding two compound semiconductor wafers, and this method. The present invention relates to a wafer bonding apparatus used for the above.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、化合物半導体材料としてInGa
AlP系を用いた可視領域のLEDが種々提案されてい
る。この素子は一般に、GaAs基板の上に、活性層5
3をn型及びp型のクラッド層52,54で挟んだIn
GaAlP系のダブルへテロ構造部を形成して構成され
る。
2. Description of the Related Art In recent years, compound semiconductor materials such as InGa
Various LEDs in the visible region using an AlP system have been proposed. This device generally has an active layer 5 on a GaAs substrate.
3 between n-type and p-type cladding layers 52 and 54
It is formed by forming a GaAlP-based double heterostructure.

【0003】四元LEDの基板に使用されるGaAs基
板には、可視光領域の光を吸収するという欠点があり、
InGaAlP系活性層で発光した光の一部がGaAs
基板に吸収されるので、LEDの輝度の低下が避けられ
ない。輝度低下を避けるためには、可視光領域に対し透
明な材料としてGaPを基板に使用すればよいが、Ga
P基板はInGaAlP系と格子整合がとれないため良
好なエピタキシャル成長が難しい。この問題を解決する
ために、GaAs基板上にInGaAlP系エピタキシ
ャル層を形成した成長基板とGaP基板とを接着し、そ
の後にGaAs基板を除去する方法が考案されている。
A GaAs substrate used as a quaternary LED substrate has a drawback of absorbing light in a visible light region.
Part of the light emitted from the InGaAlP-based active layer is GaAs
Since the light is absorbed by the substrate, a decrease in the brightness of the LED is inevitable. In order to avoid a decrease in luminance, GaP may be used for the substrate as a material transparent to the visible light region.
Since the P substrate cannot be lattice-matched with the InGaAlP system, it is difficult to perform good epitaxial growth. To solve this problem, a method has been devised in which a growth substrate having an InGaAlP-based epitaxial layer formed on a GaAs substrate is bonded to a GaP substrate, and then the GaAs substrate is removed.

【0004】従来、半導体ウェハの接着には、加圧状態
で接着強度向上のための熱処理を行っていたが、この方
法では装置が大掛かりになり製造コスト,安全面上問題
になる。さらに、基本的に接着時に付着した水分はその
まま取り込まれた形になるため、接着界面近傍層の経時
変化による製品のDC特性変動,信頼性低下等の一因に
もなり問題であった。
Conventionally, when bonding semiconductor wafers, heat treatment for improving the bonding strength is performed under a pressurized state. However, this method involves a large-scale apparatus, which causes problems in manufacturing cost and safety. Furthermore, since the moisture adhering during the bonding is basically taken in as it is, it causes a problem such as a change in DC characteristics of the product and a decrease in reliability due to a change with time of the layer near the bonding interface.

【0005】その回避策としては、直接接着による方法
が望ましい。この場合、エピタキシャル成長したウェハ
を洗浄した後に乾燥し、ウェハ同士をそのまま接着する
ことが考えられた。ところが、一般に広く知られている
Siウェハの直接接着と異なり化合物半導体において
は、接着後に行う接着強度向上のための熱処理において
接着面積の減少を招く傾向がある。そして最悪の場合、
接着したウェハが剥がれてしまう状況が発生し、量産歩
留りが低下する問題があった。
As a workaround, a method using direct bonding is desirable. In this case, it has been considered that the epitaxially grown wafer is washed and then dried, and the wafers are directly bonded to each other. However, unlike the widely known direct bonding of Si wafers, in the case of compound semiconductors, the heat treatment for improving the bonding strength performed after bonding tends to reduce the bonding area. And in the worst case,
There is a problem that the bonded wafer is peeled off and the mass production yield is reduced.

【0006】これは、接着時にウェハ表面の水滴が切れ
ていても、ウェハ表面の吸着水分量が多いと、接着後に
行う接着強度向上のための熱処理において、接着界面か
らボイドが発生するためであると考えられる。
This is because, even if water droplets on the wafer surface are broken during bonding, if the amount of water adsorbed on the wafer surface is large, voids are generated from the bonding interface in heat treatment for improving bonding strength performed after bonding. it is conceivable that.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】このように従来、化合
物半導体ウェハの直接接着においては、ウェハ表面の吸
着水分量が多くなると、接着後に行う接着強度向上のた
めの熱処理において、接着界面からボイドが発生し接着
面積の減少をきたし、最悪の場合は接着したウェハが剥
がれてしまう状況が発生し、量産歩留りが低下する問題
があった。
As described above, conventionally, in the direct bonding of compound semiconductor wafers, when the amount of adsorbed water on the wafer surface increases, voids are formed from the bonding interface in the heat treatment for improving the bonding strength performed after bonding. This has resulted in a reduction in the bonding area, and in the worst case, a situation in which the bonded wafer has come off, resulting in a problem that the mass production yield is reduced.

【0008】本発明は、上記事情を考慮して成されたも
ので、その目的とするところは、ウェハ直接接着後の熱
処理における接着面積の減少を抑制することができ、歩
留まり向上をはかり得る化合物半導体素子の製造方法及
びこの方法に使用するウェハ接着装置を提供することに
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a compound capable of suppressing a decrease in the bonding area in a heat treatment after direct wafer bonding and improving the yield. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device and a wafer bonding apparatus used in the method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】(構成)上記課題を解決
するために本発明は次のような構成を採用している。
(Structure) In order to solve the above problem, the present invention employs the following structure.

【0010】即ち本発明は、2枚の化合物半導体ウェハ
を直接接着する工程を有する化合物半導体素子の製造方
法であって、前記直接接着する工程の前工程として、張
り合わせるウェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分
の除去処理を施し、前記直接接着する工程まで表面吸着
水分除去後の残留水分を一定に保持することを特徴とす
る。
That is, the present invention is a method for manufacturing a compound semiconductor device having a step of directly adhering two compound semiconductor wafers, wherein a front surface of at least one of the bonded wafers is provided as a step prior to the step of directly adhering. The method is characterized in that a treatment for removing adsorbed water is performed, and the remaining water after the removal of adsorbed water on the surface is kept constant until the step of directly adhering.

【0011】ここで、本発明の望ましい実施態様として
は次のものが挙げられる。
Here, preferred embodiments of the present invention include the following.

【0012】(1) 表面吸着水分除去処理により、ウェハ
を加熱したときに出てくるガス種を温度別に四重極質量
分析器により測定する分析方法であるTDS(Thermal
Desorption Spectrum)法にて規定した場合、0.5℃
/sec の昇温率にて室温〜150℃までの放出水分が1
×1015 atm/cm2 以下となるように制御すること。
(1) TDS (Thermal) is an analysis method in which the gas species emitted when the wafer is heated by the surface adsorbed water removal treatment is measured by temperature using a quadrupole mass analyzer.
0.5 ℃ when specified by Desorption Spectrum) method
/ Moisture released from room temperature to 150 ° C at a heating rate of 1 / sec
× 10 15 atm / cm 2 can be controlled so as to become less.

【0013】(2) ウェハの表面吸着水分を除去するため
に、直接接着の前工程で洗浄されたウェハを乾燥雰囲気
で脱水処理すること。 (3) 乾燥雰囲気は、湿度が5%以下の雰囲気であるこ
と。
(2) In order to remove moisture adsorbed on the surface of the wafer, the wafer that has been cleaned in the process prior to the direct bonding is dehydrated in a dry atmosphere. (3) The dry atmosphere must be an atmosphere with a humidity of 5% or less.

【0014】(4) ウェハの表面吸着水分を除去するため
に、直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去する処理を施した後、乾燥雰囲気又は真空中で該ウェ
ハを加熱処理すること。
(4) In order to remove the water adsorbed on the surface of the wafer, after performing a process of removing water droplets on the wafer which has been washed in a process prior to the direct bonding, the wafer is heated in a dry atmosphere or vacuum. To do.

【0015】(5) 半導体素子は発光ダイオードであり、
GaAs基板上にInGaAlP系のエピタキシャル層
を形成したウェハと、GaP基板上にGaPのエピタキ
シャル層を形成したウェハとを直接接着すること。
(5) The semiconductor element is a light emitting diode,
Direct bonding between a wafer having an InGaAlP-based epitaxial layer formed on a GaAs substrate and a wafer having a GaP epitaxial layer formed on a GaP substrate.

【0016】また本発明は、化合物半導体を用いた半導
体素子の製造工程の中で、2枚の化合物半導体ウェハを
直接接着するのに用いられるウェハ接着装置であって、
前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去するための水滴除去ユニットと、この水滴除去ユニッ
トに隣接して設けられ、ウェハ表面の吸着水分を除去す
るための吸着水分除去ユニットと、この吸着水分除去ユ
ニットに隣接して設けられ、2枚の化合物半導体ウェハ
の直接接着に供される接着ユニットとを具備してなるこ
とを特徴とする。
The present invention also relates to a wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a manufacturing process of a semiconductor device using a compound semiconductor,
A water droplet removing unit for removing water droplets on the wafer that has been washed in the previous step of the direct bonding, and an adsorbed water removing unit provided adjacent to the water droplet removing unit for removing adsorbed water on the wafer surface. And a bonding unit provided adjacent to the adsorbed moisture removing unit and provided for directly bonding two compound semiconductor wafers.

【0017】また本発明は、化合物半導体を用いた半導
体素子の製造工程の中で、2枚の化合物半導体ウェハを
直接接着するのに用いられるウェハ接着装置であって、
前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去すると共に、ウェハ表面の吸着水分を除去するための
脱水ユニットと、この脱水ユニットに隣接して設けら
れ、2枚の化合物半導体ウェハの直接接着に供される接
着ユニットとを具備してなることを特徴とする。
The present invention also relates to a wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a process of manufacturing a semiconductor device using a compound semiconductor,
A dehydration unit for removing water droplets on the wafer that has been washed in the previous step of the direct bonding, and for removing adsorbed moisture on the wafer surface, and a dehydration unit provided adjacent to the dehydration unit, for removing two compound semiconductor wafers. And a bonding unit for direct bonding.

【0018】また本発明は、化合物半導体を用いた半導
体素子の製造工程の中で、2枚の化合物半導体ウェハを
直接接着するのに用いられるウェハ接着装置であって、
前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去するための水滴除去ユニットと、この水滴除去ユニッ
トに隣接して設けられ、ウェハ表面の吸着水分の除去と
共に2枚の化合物半導体ウェハの直接接着に供される接
着ユニットとを具備してなることを特徴とする。
The present invention also relates to a wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a process of manufacturing a semiconductor device using a compound semiconductor,
A water droplet removing unit for removing water droplets on the wafer which has been cleaned in the previous step of the direct bonding, and a water droplet removing unit provided adjacent to the water droplet removing unit, which removes water adsorbed on the wafer surface and removes two compound semiconductor wafers. And a bonding unit for direct bonding.

【0019】ここで、接着ユニットは、吸着水分除去後
のウェハ表面の残留水分量を一定に保つ手段を有するこ
とが望ましい。
Here, it is desirable that the bonding unit has a means for keeping the amount of residual moisture on the wafer surface constant after removing the adsorbed moisture.

【0020】(作用)本発明によれば、ウェハを直接接
着する前工程としてウェハ表面の吸着水分を除去し、さ
らに直接接着工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を
一定に保持することにより、直接接着されるウェハにお
いて、その表面の吸着水分を極めて少ない状態に保持す
ることができる。このため、ウェハ接着後に行う接着強
度向上のための熱処理において、ウェハ表面の吸着水分
量に起因して接着界面からボイドが発生して接着面積の
低下をきたすのを防止でき、これにより歩留りの向上を
はかることが可能となる。
(Operation) According to the present invention, as a pre-process for directly bonding the wafer, the adsorbed water on the wafer surface is removed, and the remaining water after the removal of the surface adsorbed water is kept constant until the direct bonding step. In a wafer directly bonded, the amount of water adsorbed on the surface can be kept extremely small. Therefore, in the heat treatment for improving the bonding strength performed after the bonding of the wafer, it is possible to prevent the occurrence of voids from the bonding interface due to the amount of adsorbed moisture on the wafer surface and to reduce the bonding area, thereby improving the yield. Can be measured.

【0021】本発明者らの実験によれば、TDS法にて
規定した場合、0.5℃/sec の昇温率にて室温〜15
0℃までの放出水分が1×1015 atm/cm2 以下であれ
ば、十分な接着面積が得られることが確認されている。
従って、吸着水分の除去プロセスにおいて上記の値以下
に制御すれば、吸着水分量に起因する接着界面からのボ
イドの発生をより確実に防止することができる。
According to the experiments of the present inventors, when the temperature is specified by the TDS method, the temperature is increased from room temperature to 15 ° C. at a rate of 0.5 ° C./sec.
It has been confirmed that a sufficient adhesion area can be obtained if the water release up to 0 ° C. is 1 × 10 15 atm / cm 2 or less.
Therefore, if the water content is controlled to be equal to or less than the above value in the process of removing adsorbed moisture, it is possible to more reliably prevent the generation of voids from the adhesive interface due to the amount of adsorbed moisture.

【0022】また、加圧状態で熱処理することにより接
着する方法とは異なり、2枚のウェハを接触させるのみ
で接着するウェハの直接接着であるため、装置構成の簡
略化をはかることができ、製造コスト,安全面上でも有
利となる。さらに、表面吸着水分の極めて少ない状態で
接着できるため、製品化した際のDC特性変動,信頼性
低下による不良の低減をもはかることが可能となる。
Also, unlike the method of bonding by heat treatment in a pressurized state, the wafer is directly bonded only by bringing two wafers into contact with each other, so that the apparatus configuration can be simplified. This is also advantageous in terms of manufacturing cost and safety. Furthermore, since the bonding can be performed with a very small amount of moisture adsorbed on the surface, it is possible to reduce fluctuations in DC characteristics at the time of commercialization and to reduce defects due to reduced reliability.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を図示の実施
形態によって説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The details of the present invention will be described below with reference to the illustrated embodiments.

【0024】(第1の実施形態)本実施形態では、Ga
As基板上にInGaAlP系のエピタキシャル層を成
膜したウェハと、GaP基板上にGaPのエピタキシャ
ル層を成膜したウェハとを直接接着し、高輝度LEDを
製造する場合を想定する。
(First Embodiment) In this embodiment, Ga
It is assumed that a high-brightness LED is manufactured by directly bonding a wafer having an InGaAlP-based epitaxial layer formed on an As substrate and a wafer having a GaP epitaxial layer formed on a GaP substrate.

【0025】図1は、上記LEDの製造プロセス及びウ
ェハ接着プロセスを示す概略図である。エピタキシャル
成長プロセスを経た2枚のウェハはウェハ接着プロセス
により接着された後、電極形成プロセス,チップ化プロ
セス,製品組み込みプロセスを経て製造され、その後に
出荷検査を経て出荷される。
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of the LED and a wafer bonding process. After the two wafers that have undergone the epitaxial growth process are bonded by a wafer bonding process, they are manufactured through an electrode forming process, a chip forming process, and a product embedding process, and then shipped through a shipping inspection.

【0026】ウェハ接着プロセスでは、接着前処理とし
て洗浄処理を行い、さらにウェハ乾燥処理を行う。そし
て、ウェハの直接接着を行った後に、接着強度を高める
ための熱処理が施されて電極形成プロセスへと移る。
In the wafer bonding process, a cleaning process is performed as a pre-bonding process, and a wafer drying process is further performed. Then, after performing direct bonding of the wafer, a heat treatment for increasing the bonding strength is performed, and the process proceeds to an electrode forming process.

【0027】図2は、本実施形態におけるウェハ接着プ
ロセスに用いる接着装置を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a bonding apparatus used in the wafer bonding process in the present embodiment.

【0028】ウェハの直接接着を行うウェハ接着ユニッ
ト10に隣接して、接着前処理後のウェハを脱水するた
めの脱水ユニット20が設けられている。脱水ユニット
20は、スピンドライヤを用いてウェハ上の水滴を除去
すると共に、内部湿度の制御によりウェハ表面の吸着水
分を除去する機能を有している。
Adjacent to the wafer bonding unit 10 for directly bonding wafers, there is provided a dehydration unit 20 for dehydrating the wafer after the pre-bonding processing. The dehydration unit 20 has a function of removing water droplets on the wafer using a spin dryer and removing moisture adsorbed on the wafer surface by controlling the internal humidity.

【0029】接着ユニット10は、ウェハを接着するた
めの作業台全体を湿度制御し、更に吸着水分除去後の残
留水分を常時一定に保つために内部の湿度を制御、例え
ば30±5%で制御するようになっている。また、接着
ユニット10は、エアカーテン若しくはビニールカーテ
ン,壁等にて外部とは隔てられている。そして、接着時
のダスト巻込みによる接着面積低減が想定されるため、
ユニット10内のダストレベルはクラス100に設定さ
れている。
The bonding unit 10 controls the humidity of the entire work table for bonding the wafers, and further controls the internal humidity in order to keep the residual moisture after removing the adsorbed moisture constant, for example, 30 ± 5%. It is supposed to. The bonding unit 10 is separated from the outside by an air curtain, a vinyl curtain, a wall, or the like. And, since it is assumed that the adhesion area is reduced due to dust entrainment at the time of adhesion,
The dust level in the unit 10 is set to class 100.

【0030】本実施形態では、図1の接着プロセスにお
いて、まず接着前処理としてダスト除去を目的とした表
面のブラシ洗浄及び、表面酸化膜除去を目的とした弗化
アンモニウムによるディップ後水洗を行う。続いて、洗
浄済のウェハを、図2に示す脱水ユニット20内に導入
する。この場合、ウェハにダストが付着しないよう専用
のキャリアにて移動するか、前処理用ブースから直接ウ
ェハをユニット20内に導入することが望ましい。
In this embodiment, in the bonding process shown in FIG. 1, first, as a pre-bonding treatment, brush cleaning of the surface for the purpose of dust removal and water washing after dip with ammonium fluoride for the purpose of removing the surface oxide film are performed. Subsequently, the cleaned wafer is introduced into the dehydration unit 20 shown in FIG. In this case, it is desirable to move the wafer by a dedicated carrier so that dust does not adhere to the wafer, or to introduce the wafer directly into the unit 20 from the preprocessing booth.

【0031】脱水ユニット20内では、まず洗浄後のウ
ェハの脱水、即ち水滴除去と吸着水分の除去を行う。本
実施形態では、スピンドライヤを用いての乾燥を行っ
た。条件は500rpm×5分とした。ここでは、水滴
のみでなくウェハ表面の吸着水分を除去する目的で、乾
燥中のユニット20内に湿度5%以下に制御した窒素を
導入した。他に、ドライエア,Ar等の不活性ガス若し
くは1Pa近傍に減圧した雰囲気であっても構わない。
また、乾燥用手段としては、スピンドライヤの他に、ラ
ンプ乾燥若しくは温風乾燥でも構わない。
In the dewatering unit 20, first, the wafer after cleaning is dewatered, that is, water droplets and adsorbed water are removed. In the present embodiment, drying using a spin dryer was performed. The conditions were 500 rpm × 5 minutes. Here, in order to remove not only water droplets but also adsorbed water on the wafer surface, nitrogen controlled to a humidity of 5% or less was introduced into the drying unit 20. Alternatively, an inert gas such as dry air or Ar, or an atmosphere reduced in pressure to about 1 Pa may be used.
In addition to the spin dryer, the drying means may be lamp drying or hot air drying.

【0032】ここで、ウェハ表面の吸着水分を除去する
際のユニット20内の湿度が5%を越える条件では、一
度吸着水分除去を行っても直ぐに雰囲気中によって水分
が再吸着してしまう。この対策として、雰囲気中の湿度
を5%以下のドライな条件に保つことで、ウェハ表面へ
の水分の再吸着を抑えることができた。
Here, under the condition that the humidity in the unit 20 at the time of removing the adsorbed water on the wafer surface exceeds 5%, even if the adsorbed water is removed once, the water is immediately adsorbed again in the atmosphere. As a countermeasure, by keeping the humidity in the atmosphere at a dry condition of 5% or less, the re-adsorption of water on the wafer surface could be suppressed.

【0033】このような方法によりウェハ表面の水分
は、TDS分析による測定結果1×1015 atm/cm2
下であることが確認された(図3参照)。なお、図3で
は実施形態と従来例を併記して示すが、全ての温度領域
で実施形態のデータの方が大幅に小さくなっているのが
分かる。また、各々のデータの積分値が吸着水分量に相
当するものである。
According to such a method, the water content on the wafer surface was confirmed to be 1 × 10 15 atm / cm 2 or less as a result of TDS analysis (see FIG. 3). FIG. 3 shows both the embodiment and the conventional example, but it can be seen that the data of the embodiment is significantly smaller in all temperature ranges. The integrated value of each data corresponds to the amount of adsorbed water.

【0034】ここで本発明者らは、ウェハの吸着水分量
をパラメータとするために吸着水分除去処理の条件を種
々変え後述するようにしてウェハを直接接着し、熱処理
後の接着面積とTDS分析によるウェハ吸着水分量との
関係を調べたところ、図4に示すような結果が得られ
た。即ち、TDS分析による吸着水分量が1×1015 a
tm/cm2 以下では100%近い接着面積が得られるが、
これを越えると接着面積が急激に減少し、2×1015 a
tm/cm2 以上では20%以下に減少してしまう。従っ
て、脱水ユニットでのウェハの脱水処理において、TD
S分析による吸着水分量を1×1015 atm/cm2 以下に
することが必須である。
Here, the present inventors changed the conditions of the adsorbed water removal treatment variously in order to use the adsorbed water amount of the wafer as a parameter, and directly bonded the wafer as described later. When the relationship with the amount of water absorbed by the wafer was examined, the results as shown in FIG. 4 were obtained. That is, the amount of adsorbed water by TDS analysis is 1 × 10 15 a
At tm / cm 2 or less, an adhesion area close to 100% can be obtained,
Beyond this, the bonding area sharply decreases and 2 × 10 15 a
If it is more than tm / cm 2 , it will be reduced to 20% or less. Therefore, in the dehydration process of the wafer in the dehydration unit, TD
It is essential that the amount of water adsorbed by S analysis be 1 × 10 15 atm / cm 2 or less.

【0035】乾燥後のウェハを脱水ユニット20から取
出して接着ユニット10内に移し、接着用簡易治具にセ
ットして2枚のウェハを直接接着する。このとき、接着
ユニット10内は30%程度の低湿度に保持されている
ので、ウェハの吸着水分が増えることはなく、吸着水分
除去後の残留水分を一定に保持することができる。接着
したウェハは専用キャリアに移し、以降順次接着作業を
繰り返す。必要枚数直接接着が終了後、接着ユニット1
0からウェハを取出し、次工程である熱処理プロセスヘ
と進む。例えば、今回は水素還元雰囲気中にて700℃
×2時間の条件にて熱処理を行った。
The dried wafer is taken out of the dehydrating unit 20, transferred into the bonding unit 10, and set on a simple bonding jig to directly bond the two wafers. At this time, since the inside of the bonding unit 10 is maintained at a low humidity of about 30%, the water adsorbed on the wafer does not increase, and the residual water after the removal of the water adsorbed can be kept constant. The bonded wafer is transferred to a dedicated carrier, and thereafter the bonding operation is sequentially repeated. After the required number of sheets have been directly bonded, the bonding unit 1
The wafer is taken out from 0, and the process proceeds to the next heat treatment process. For example, this time at 700 ° C in a hydrogen reducing atmosphere
The heat treatment was performed under the conditions of × 2 hours.

【0036】以上の工程にて製造されたウェハは、直接
接着後の水素雰囲気中での熱処理にて、エピタキシャル
層のヒロック起因によるものを除き、ボイドの発生は確
認されなかった。その一例を、図5に示す。また、上記
プロセスにより接着強度は従来と同等だった。また、上
記ウェハを用いて作成したLEDペレットにてDC特
性,信頼性等を測定したが、従来方法にて作成されたも
のと有為差は無かった。
In the wafers manufactured in the above steps, no heat generation in a hydrogen atmosphere after the direct bonding, and no generation of voids was confirmed except for those caused by hillocks in the epitaxial layer. One example is shown in FIG. Further, the bonding strength was equal to the conventional one by the above process. In addition, the DC characteristics, reliability, and the like of the LED pellets prepared using the above-mentioned wafer were measured, but there was no significant difference from those prepared by the conventional method.

【0037】さらに、接着界面に水分等が取込まれ、こ
れが酸化することでVfが変動し、輝度が変化する現象
に対する加速評価として、このチップを製品に組み込
み、無通電状態で−30℃×15分+110℃×15分
を450サイクル繰返した後の輝度低下(イニシャルに
対し3割変動したものを不良とカウント)による不良率
を比較する手法を採用した。結果は、従来製法による製
品が20%であったのに対し本実施形態による製品では
0.5%となり、不良発生率が2桁以上改善された。
Further, as an accelerated evaluation of a phenomenon in which moisture or the like is taken into the bonding interface and oxidized, Vf fluctuates and the luminance changes, this chip is incorporated in a product, and -30 ° C. × A method was employed in which a defect rate due to a decrease in luminance after a 450-cycle cycle of 15 minutes + 110 ° C. × 15 minutes (30% variation from the initial was counted as a defect) was compared. The result was 0.5% for the product according to the present embodiment, compared with 20% for the product according to the conventional manufacturing method, and the defect occurrence rate was improved by two digits or more.

【0038】このように本実施形態によれば、ウェハの
直接接着の前工程として、洗浄処理されたウェハに対
し、湿度5%以下に制御した窒素を導入した脱水ユニッ
ト20内でスピンドライヤを用いて脱する処理すること
により、ウェハ上の水滴を除去すると共にウェハ表面の
吸着水分を除去することができる。そして、TDS法に
て規定した場合、0.5℃/sec 昇温率にて室温〜15
0℃までの放出水分が1×1015 atm/cm2 以下となる
ように吸着水分を低減することにより、ウェハ直接接着
後の熱処理における接着面積の低下を抑制することがで
き、歩留まり向上をはかることができる。
As described above, according to the present embodiment, as a process prior to the direct bonding of the wafer, the spin-dryer is used in the dehydration unit 20 in which nitrogen controlled to a humidity of 5% or less is introduced to the cleaned wafer. By performing the removal process, it is possible to remove water droplets on the wafer and to remove moisture adsorbed on the wafer surface. Then, when specified by the TDS method, the temperature is increased from room temperature to 15 at a rate of 0.5 ° C / sec.
By reducing the adsorbed water so that the water released up to 0 ° C. becomes 1 × 10 15 atm / cm 2 or less, it is possible to suppress a decrease in the bonding area in the heat treatment after the direct bonding of the wafer, thereby improving the yield. be able to.

【0039】具体的には、ウェハ直接接着後の熱処理に
おけるウェハ接着面積率の低下が、従来の〜50%から
最低80%、平均で98%以上と大幅に改善した。これ
により、ウェハ1枚当たりから取れるLEDペレットの
収率向上がはかれ、製造歩留りが大幅に向上した。ま
た、加圧状態で接着強度向上のための熱処理を行う方法
とは異なり、製品化した際のDC特性変動,信頼性低下
による不良の低減をもはかることができた。
Specifically, the reduction in the area ratio of the bonded wafer in the heat treatment after the direct bonding of the wafer is remarkably improved from -50% of the prior art to at least 80% and 98% or more on average. As a result, the yield of LED pellets per wafer was improved, and the production yield was greatly improved. Also, unlike the method of performing heat treatment for improving the adhesive strength in the pressurized state, it was possible to reduce the variation in DC characteristics and the reduction in reliability due to a decrease in reliability at the time of commercialization.

【0040】(第2の実施形態)本実施形態のポイント
は、洗浄後の水滴除去処理とウェハ表面吸着水分除去処
理の工程を分けたことにある。これは、第1の実施形態
のように水滴除去と吸着水分除去を同時に行う場合、水
滴除去処理が不十分だと残った水滴近傍が酸化,白濁す
る可能性が有るため、それを回避するためである。
(Second Embodiment) The point of this embodiment is that the process of removing water droplets after cleaning and the process of removing moisture adsorbed on the wafer surface are separated. This is because when water droplet removal and adsorbed water removal are performed at the same time as in the first embodiment, if the water droplet removal treatment is insufficient, the vicinity of the remaining water droplets may be oxidized or clouded, and this is avoided. It is.

【0041】図6は、本発明の第2の実施形態に係わる
ウェハ接着装置を示す概略構成図である。なお、図2と
同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略
する。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to a second embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0042】第1の実施形態における脱水ユニット20
は、ウェハ上の水滴を除去するための水滴除去ユニット
21と、ウェハ表面の吸着水分を除去するための吸着水
分除去ユニット22とに分離されている。水滴除去ユニ
ット21はスピンドライヤ等であり、吸着水分除去ユニ
ット22は真空オーブン等である。
The dewatering unit 20 in the first embodiment
Are separated into a water droplet removing unit 21 for removing water droplets on the wafer and an adsorbed water removing unit 22 for removing adsorbed water on the wafer surface. The water droplet removing unit 21 is a spin dryer or the like, and the adsorbed moisture removing unit 22 is a vacuum oven or the like.

【0043】本実施形態では、洗浄後のウェハをまず、
水滴除去ユニット21内に移し、スピンドライヤ等の脱
水機にて脱水し、ウェハ表面に水滴が無いことを確認し
た後に水滴除去ユニット21に移す。水滴除去ユニット
21では、ウェハを加熱することで乾燥させた。具体的
には、真空オーブンにて1Paの圧力にて150℃×3
分の加熱処理を施した。なお、吸着水分除去に用いる装
置は、上記の他にオーブン,ホットプレート等でも構わ
ない。
In this embodiment, the cleaned wafer is first
The wafer is transferred into the water drop removing unit 21, dehydrated by a dehydrator such as a spin dryer, and transferred to the water drop removing unit 21 after confirming that there is no water drop on the wafer surface. In the water droplet removing unit 21, the wafer was dried by heating. Specifically, 150 ° C. × 3 at a pressure of 1 Pa in a vacuum oven.
Minutes of heat treatment. The apparatus used for removing adsorbed water may be an oven, a hot plate, or the like, in addition to the above.

【0044】以降の工程は第1の実施形態と同様であ
る。本実施形態によっても第1の実施形態と同様に、直
接接着後の熱処理にて水分起因のボイド発生することな
く、接着面積は低下しなかった。また、接着強度やLE
D化した際のDC特性,信頼性等も第1の実施形態と同
等であった。
The subsequent steps are the same as in the first embodiment. In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the bonding area did not decrease without the occurrence of voids due to moisture in the heat treatment after the direct bonding. In addition, adhesive strength and LE
The DC characteristics, reliability, and the like at the time of D conversion were equivalent to those of the first embodiment.

【0045】(第3の実施形態)図7は、本発明の第3
の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図で
ある。図中の30はウェハの直接接着に供されるグロー
ブボックス、40はグローブボックスに隣接された予備
室である。
(Third Embodiment) FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention.
It is a schematic structure figure showing the wafer bonding device concerning an embodiment. In the figure, reference numeral 30 denotes a glove box used for direct bonding of wafers, and reference numeral 40 denotes a spare room adjacent to the glove box.

【0046】本実施形態では、前処理〜脱水処理までを
行った後に、直接接着用ユニットとしてグローブボック
ス30を使用し、このグローブボックス30で吸着水分
除去及び直接接着することが特徴である。
The present embodiment is characterized in that the glove box 30 is used as a direct bonding unit after the pre-treatment to the dehydration processing, and the glove box 30 removes adsorbed moisture and directly bonds.

【0047】まず、洗浄プロセス後の脱水処理(ここで
は水滴除去)まで済んだウェハを、グローブボックス3
0に隣接された予備室40にセットする。グローブボッ
クス30及び予備室40内は、接着時ダスト混入による
接着歩留まり低下を仰するため、クラス100に制御さ
れている。予備室40内に、予備室40内が湿度30%
以下に安定するまで窒素をパージする。又は、1Pa近
傍まで減圧後、湿度30%以下の窒素若しくは空気,不
活性ガスを導入しても構わない。
First, the wafer which has been subjected to the dehydration treatment (removal of water droplets in this case) after the cleaning process is placed in the glove box 3.
It is set in the spare room 40 adjacent to “0”. The inside of the glove box 30 and the spare room 40 is controlled to class 100 in order to reduce the bonding yield due to dust mixing during bonding. 30% humidity in the spare room 40 in the spare room 40
Purge nitrogen until stable below. Alternatively, after reducing the pressure to about 1 Pa, nitrogen, air, or an inert gas having a humidity of 30% or less may be introduced.

【0048】予備室40内の湿度が30%以下で安定し
たところで、ウェハを湿度25±5%の条件に制御され
ているグローブボックス30内の加工点に導入する。次
に、接着する各ウェハを200℃にセットした熱板上に
5分保持し吸着水分を除去した後、接着用簡易治具にセ
ットし、ウェハを直接接着する。
When the humidity in the preliminary chamber 40 is stabilized at 30% or less, the wafer is introduced into a processing point in the glove box 30 controlled to a condition of 25 ± 5% in humidity. Next, each wafer to be bonded is held on a hot plate set at 200 ° C. for 5 minutes to remove adsorbed water, and then set on a simple bonding jig to directly bond the wafers.

【0049】接着したウェハは、専用キャリアに移し、
以降順次上記作業を繰り返す。必要枚数直接接着が終了
したら、専用キャリアを予備室40に移す。予備室40
から取出し後、次工程である熱処理プロセスヘと進む。
例えば今回は、水素還元雰囲気中にて700℃×2時間
の条件にて熱処理を行った。
The bonded wafer is transferred to a dedicated carrier,
Thereafter, the above operation is sequentially repeated. When the required number of sheets have been directly bonded, the dedicated carrier is moved to the spare room 40. Spare room 40
After that, the process proceeds to the next step, a heat treatment process.
For example, this time, the heat treatment was performed in a hydrogen reducing atmosphere at 700 ° C. × 2 hours.

【0050】本実施形態においても第1の実施形態と同
様に、直接接着後の熱処理にて水分起因のボイド発生す
ることなく、接着面積は低下しなかった。さらに、接着
強度やLED化した際のDC特性,信頼性等も第1の実
施形態と同等であった。また、本実施形態による更なる
メリットは、グローブボックス30という比較的小さな
系の環境制御で済むため、第1及び第2の実施形態ほど
に装置が大掛かりにならず、安価で製造ラインを提供で
きることである。
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the heat treatment after the direct bonding did not cause voids due to moisture, and the bonding area did not decrease. Further, the adhesive strength, the DC characteristics when the LED was formed, the reliability, and the like were the same as those of the first embodiment. Further, a further advantage of the present embodiment is that the environment control of the relatively small system of the glove box 30 is sufficient, so that the apparatus does not become as large as in the first and second embodiments, and a manufacturing line can be provided at low cost. It is.

【0051】(第4の実施形態)図8は、本発明の第4
の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す概略構成図で
ある。図中の50はウェハの直接接着に供される密閉容
器、60は密閉容器50に隣接されたウェハ導入用予備
室、70は密閉容器50に隣接された搬出用予備室であ
る。
(Fourth Embodiment) FIG. 8 shows a fourth embodiment of the present invention.
It is a schematic structure figure showing the wafer bonding device concerning an embodiment. In the figure, reference numeral 50 denotes a sealed container used for direct bonding of wafers, 60 denotes a spare room for introducing a wafer adjacent to the sealed container 50, and 70 denotes a spare room for unloading adjacent to the sealed container 50.

【0052】本実施形態は、第3の実施形態の改善例で
ある。第3の実施形態までは、直接接着工程を人手で行
っていたが、この場合には、作業者によるウェハハンド
リング時の割れ不良や接着ウェハ同士の方位合せ作業バ
ラツキを招くおそれがある。そこで本実施形態では、オ
リフラを基準とした合せ機構を具備した接着装置を導入
した。
This embodiment is an improved example of the third embodiment. Until the third embodiment, the direct bonding process was performed manually. However, in this case, there is a possibility that a crack failure at the time of wafer handling by an operator or a variation in the alignment operation between bonded wafers may occur. Therefore, in the present embodiment, a bonding device having a matching mechanism based on the orientation flat is introduced.

【0053】第3の実施形態と同様に脱水処理(ここで
は水滴除去)まで行ったウェハを、湿度30以下に保た
れている導入用予備室60内にセットする。吸着水分除
去を兼ねた予備室60内にて、200℃×5分の条件に
て吸着水分除去後、ロボットアームにて密閉容器50内
にオリフラの向きを合せながらウェハをセットする。こ
のとき、GaAs基板上にエピタキシャル成長したウェ
ハは、エピタキシャル面が上になるようにウェハステー
ジにセットする。
As in the third embodiment, the wafer that has been subjected to the dehydration treatment (removal of water droplets in this case) is set in the introduction preliminary chamber 60 maintained at a humidity of 30 or less. After removing the adsorbed water under the condition of 200 ° C. × 5 minutes in the preliminary chamber 60 which also serves to remove the adsorbed water, the wafer is set in the closed vessel 50 by the robot arm while aligning the orientation flat. At this time, the wafer epitaxially grown on the GaAs substrate is set on the wafer stage so that the epitaxial surface faces upward.

【0054】一方、GaP基板上にエピタキシャル成長
したウェハは、ウェハ指示アームによりエピタキシャル
面が下に向くようにセットする。ここで、ウェハ指示ア
ームが徐々に下りてきてウェハ同士をウェハステージ上
で重ねる。さらに、ウェハ押付け機構によりGaP基板
側からウェハを押付け、ウェハの密着性を高める。その
後、搬出用予備室70にウェハを移動し、第3の実施形
態と同様に、次工程である熱処理プロセス以降へと進め
る。
On the other hand, the wafer epitaxially grown on the GaP substrate is set by the wafer pointing arm so that the epitaxial surface faces downward. Here, the wafer pointing arm gradually descends, and the wafers are stacked on the wafer stage. Further, the wafer is pressed from the GaP substrate side by the wafer pressing mechanism to enhance the adhesion of the wafer. After that, the wafer is moved to the unloading preliminary chamber 70, and the process proceeds to the subsequent heat treatment process and subsequent steps, as in the third embodiment.

【0055】以上により、マニュアル作業にてはハンド
リング時のウェハ割れ、誤ってエピタキシャル面同士以
外の面を接着するといったミスが無くなった。また、接
着時のオリフラ合せ精度も、マニュアルでは最大2°あ
ったものが、機械精度にもよるが0.1°以下に制御で
きた。
As described above, in the manual operation, errors such as cracking of the wafer during handling and erroneous bonding of surfaces other than the epitaxial surfaces to each other are eliminated. Also, the orientation flat alignment accuracy at the time of bonding could be controlled to 0.1 ° or less, although it was a maximum of 2 ° in the manual, depending on the mechanical precision.

【0056】ここで、ウェハ接着を行うための密閉容器
50は、内部にヒータ等の吸着水分除去機能を持ってい
ても構わない。この場合のメリットは、予備室60や密
閉容器50にトラブルが発生し、ウェハ表面に水分が再
吸着するような事態となっても、容器50内でヒータ等
により再度の吸着水分除去ができるため、装置トラブル
に対しマージンが持てる点である。
Here, the hermetically sealed container 50 for bonding the wafers may have a function of removing adsorbed moisture such as a heater inside. The advantage of this case is that even if a trouble occurs in the preliminary chamber 60 or the closed vessel 50 and moisture re-adsorbs on the wafer surface, the adsorbed moisture can be removed again by a heater or the like in the vessel 50. Another problem is that a margin can be provided for equipment trouble.

【0057】なお、本発明は上述した各実施形態に限定
されるものではない。実施形態では、高輝度LEDの製
造に適用した例を説明したが、本発明はLEDに限ら
ず、化合物半導体ウェハ同士を直接接着する工程を有す
る各種の半導体素子の製造に適用することができる。ま
た、装置構成は図2,6〜8に限るものではなく、ウェ
ハ表面の吸着水分を除去する機能と、表面吸着水分除去
後の残留水分をウェハ接着工程まで一定に保持する機能
を有するものであればよい。
The present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, an example in which the present invention is applied to the manufacture of a high-brightness LED has been described. However, the present invention is not limited to the LED, and can be applied to the manufacture of various semiconductor elements having a step of directly bonding compound semiconductor wafers to each other. Further, the apparatus configuration is not limited to those shown in FIGS. 2 and 6 to 8 and has a function of removing adsorbed moisture on the wafer surface and a function of keeping the remaining moisture after removing the surface adsorbed water constant until the wafer bonding step. I just need.

【0058】また、実施形態では両方のウェハに対して
吸着水分除去処理を行ったが、ウェハの種類、製造プロ
セスによっては、何れか一方のウェハに対してのみ吸着
水分除去処理を行っても同様の効果が期待できる。その
他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実
施することができる。
Further, in the embodiment, the adsorbed moisture removal processing is performed on both wafers. However, depending on the type of wafer and the manufacturing process, the same applies to the case where the adsorbed moisture removal processing is performed on only one of the wafers. The effect can be expected. In addition, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ウ
ェハを直接接着する工程の前工程として、張り合わせる
ウェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分の除去処理
を施し、特にウェハを加熱したときに出てくるガス種を
温度別に四重極質量分析器により測定する分析方法であ
るTDS法にて規定した場合、0.5℃/sec の昇温率
にて室温〜150℃までの放出水分が1×1015 atm/
cm2 以下となるように表面吸着水分の除去処理を施し、
直接接着する工程まで表面吸着水分除去後の残留水分を
一定に保持することにより、ウェハ直接接着後の熱処理
における接着面積の減少を抑制することができ、歩留ま
り向上をはかることができる。
As described above in detail, according to the present invention, at least one of the wafers to be bonded is subjected to a treatment for removing moisture adsorbed on the surface thereof, and particularly the wafer is heated before the step of directly bonding the wafers. When specified by the TDS method, which is an analysis method in which the gas species that occasionally comes out is measured by temperature using a quadrupole mass spectrometer, emission from room temperature to 150 ° C. at a heating rate of 0.5 ° C./sec Moisture is 1 × 10 15 atm /
Perform a removal treatment of surface adsorbed moisture so as to become cm 2 or less,
By keeping the residual moisture after removing the surface adsorbed moisture constant until the step of direct bonding, a decrease in the bonding area in the heat treatment after the wafer direct bonding can be suppressed, and the yield can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】高輝度LEDの製造プロセス及びウェハ接着プ
ロセスを示す概略図。
FIG. 1 is a schematic view showing a manufacturing process of a high-brightness LED and a wafer bonding process.

【図2】第1の実施形態におけるウェハ接着プロセスに
用いる接着装置を示す概略構成図。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a bonding apparatus used in a wafer bonding process according to the first embodiment.

【図3】実施形態と従来例において、InGaAlPエ
ピタキシャルウェハのTDS分析例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a TDS analysis example of an InGaAlP epitaxial wafer in the embodiment and the conventional example.

【図4】ウェハ吸着水分量と熱処理後の接着面積との関
係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the amount of water adsorbed on a wafer and the bonding area after heat treatment.

【図5】実施形態と従来例において、接着直後及び熱処
理直後のウェハ状態を比較して示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a comparison between a wafer state immediately after bonding and a wafer state immediately after heat treatment in an embodiment and a conventional example.

【図6】第2の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す
概略構成図。
FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing a wafer bonding apparatus according to a second embodiment.

【図7】第3の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す
概略構成図。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram illustrating a wafer bonding apparatus according to a third embodiment.

【図8】第4の実施形態に係わるウェハ接着装置を示す
概略構成図。
FIG. 8 is a schematic configuration diagram illustrating a wafer bonding apparatus according to a fourth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…ウェハ接着ユニット 20…脱水ユニット 21…水滴除去ユニット 22…吸着水分除去ユニット 30…グローブボックス 40…予備室 50…密閉容器 60…ウェハ導入用予備室 70…搬出用予備室 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wafer bonding unit 20 ... Dehydration unit 21 ... Water drop removal unit 22 ... Adsorbed moisture removal unit 30 ... Glove box 40 ... Preparatory room 50 ... Airtight container 60 ... Wafer introduction preliminary room 70 ... Unloading preliminary room

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/306 H01L 33/00 B 33/00 21/306 B (72)発明者 衣川 佳之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 赤池 康彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 古川 和由 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 (72)発明者 鷲塚 章一 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝マイクロエレクトロニクスセン ター内 Fターム(参考) 5F041 AA40 AA41 AA43 CA04 CA34 CA35 CA37 CA77 5F043 AA03 BB27 DD12 DD30 GG10 5F052 KA01 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 21/306 H01L 33/00 B 33/00 21/306 B (72) Inventor Yoshiyuki Kinukawa Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Muko Toshiba, Toshiba Microelectronics Center Co., Ltd. (72) Inventor Yasuhiko Akaike No. 1, Komukai Toshiba, Kochi, Kawasaki, Kanagawa Prefecture Co., Ltd. Toshiba Micro Electronics Center Co., Ltd. (72) Inventor Kazuyoshi Furukawa 1 Tokoba Toshiba-cho, Komukai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Prefecture (72) Inventor Shoichi Washizuka 1 Tokoba-Toshiba-cho, Komukai Toshiba-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa F term (reference) 5F041 AA40 AA41 AA43 CA04 CA34 CA35 CA37 CA77 5F043 AA03 BB27 DD12 DD30 GG10 5F052 KA01

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】2枚の化合物半導体ウェハを直接接着する
工程を有する化合物半導体素子の製造方法であって、 前記直接接着する工程の前工程として、張り合わせるウ
ェハの少なくとも一方に対し表面吸着水分の除去処理を
施し、前記直接接着する工程まで表面吸着水分除去後の
残留水分を一定に保持することを特徴とする化合物半導
体素子の製造方法。
1. A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising: a step of directly bonding two compound semiconductor wafers, wherein, as a step before the step of directly bonding, at least one of the wafers to be bonded has a surface adsorbed water content. A method for manufacturing a compound semiconductor device, comprising: performing a removal treatment; and maintaining a constant level of residual moisture after removing surface adsorbed moisture until the step of directly bonding.
【請求項2】前記表面吸着水分の除去処理により、ウェ
ハを加熱したときに出てくるガス種を温度別に四重極質
量分析器により測定する分析方法であるTDS(Therma
l Desorption Spectrum)法にて規定した場合、0.5
℃/sec の昇温率にて室温〜150℃までの放出水分が
1×1015 atm/cm2 以下となるように制御することを
特徴とする請求項1記載の化合物半導体素子の製造方
法。
2. A TDS (Therma) analysis method in which a gas species emitted when a wafer is heated by the surface adsorbing water removal treatment is measured by a quadrupole mass analyzer at each temperature.
l Desorption Spectrum) method, 0.5
2. The method according to claim 1, wherein the water release from room temperature to 150 [deg.] C. is controlled to 1 * 10 < 15 > atm / cm < 2 > or less at a temperature rise rate of [deg.] C./sec.
【請求項3】前記ウェハの表面吸着水分を除去するため
に、前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハを乾燥雰
囲気で脱水処理することを特徴とする請求項1又は2記
載の化合物半導体素子の製造方法。
3. The compound semiconductor device according to claim 1, wherein the wafer that has been washed in the step before the direct bonding is dehydrated in a dry atmosphere in order to remove moisture adsorbed on the surface of the wafer. Manufacturing method.
【請求項4】前記乾燥雰囲気は、湿度が5%以下の雰囲
気であることを特徴とする請求項3記載の化合物半導体
素子の製造方法。
4. The method according to claim 3, wherein the dry atmosphere is an atmosphere having a humidity of 5% or less.
【請求項5】前記ウェハの表面吸着水分を除去するため
に、前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴
を除去する処理を施した後、乾燥雰囲気又は真空中で該
ウェハを加熱処理することを特徴とする請求項1又は2
記載の化合物半導体素子の製造方法。
5. In order to remove water adsorbed on the surface of the wafer, a process of removing water droplets on the wafer which has been washed in the previous step of the direct bonding is performed, and then the wafer is heated in a dry atmosphere or vacuum. 3. The processing according to claim 1 or 2,
The method for producing a compound semiconductor device according to the above.
【請求項6】前記半導体素子は発光ダイオードであり、
GaAs基板上にInGaAlP系のエピタキシャル層
を形成したウェハと、GaP基板又はGaP基板上にG
aPのエピタキシャル層を形成したウェハとを直接接着
することを特徴とする請求項1又は2記載の化合物半導
体素子の製造方法。
6. The semiconductor device is a light emitting diode,
A wafer having an InGaAlP-based epitaxial layer formed on a GaAs substrate;
3. The method for manufacturing a compound semiconductor device according to claim 1, wherein a wafer on which an aP epitaxial layer is formed is directly bonded.
【請求項7】化合物半導体を用いた半導体素子の製造工
程の中で、2枚の化合物半導体ウェハを直接接着するの
に用いられるウェハ接着装置であって、 前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去するための水滴除去ユニットと、この水滴除去ユニッ
トに隣接して設けられ、ウェハ表面の吸着水分を除去す
るための吸着水分除去ユニットと、この吸着水分除去ユ
ニットに隣接して設けられ、2枚の化合物半導体ウェハ
の直接接着に供される接着ユニットとを具備してなるこ
とを特徴とするウェハの接着装置。
7. A wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a process of manufacturing a semiconductor device using a compound semiconductor, wherein the wafer is cleaned in a process prior to the direct bonding. A water droplet removing unit for removing water droplets on the wafer, an adsorbed water removing unit provided adjacent to the water droplet removing unit for removing adsorbed water on the wafer surface, and an adsorbed water removing unit adjacent to the adsorbed water removing unit And a bonding unit provided for direct bonding of two compound semiconductor wafers.
【請求項8】化合物半導体を用いた半導体素子の製造工
程の中で、2枚の化合物半導体ウェハを直接接着するの
に用いられるウェハ接着装置であって、 前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去すると共に、ウェハ表面の吸着水分を除去するための
脱水ユニットと、この脱水ユニットに隣接して設けら
れ、2枚の化合物半導体ウェハの直接接着に供される接
着ユニットとを具備してなることを特徴とするウェハの
接着装置。
8. A wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a process of manufacturing a semiconductor device using a compound semiconductor, wherein the wafer is cleaned in a process prior to the direct bonding. A dehydration unit for removing water droplets on the wafer and removing adsorbed moisture on the wafer surface, and an adhesion unit provided adjacent to the dehydration unit and provided for direct adhesion of two compound semiconductor wafers A wafer bonding apparatus, comprising:
【請求項9】化合物半導体を用いた半導体素子の製造工
程の中で、2枚の化合物半導体ウェハを直接接着するの
に用いられるウェハ接着装置であって、 前記直接接着の前工程で洗浄されたウェハ上の水滴を除
去するための水滴除去ユニットと、この水滴除去ユニッ
トに隣接して設けられ、ウェハ表面の吸着水分の除去と
共に2枚の化合物半導体ウェハの直接接着に供される接
着ユニットとを具備してなることを特徴とするウェハの
接着装置。
9. A wafer bonding apparatus used for directly bonding two compound semiconductor wafers in a manufacturing process of a semiconductor device using a compound semiconductor, wherein the wafer is cleaned in a process before the direct bonding. A water droplet removing unit for removing water droplets on the wafer, and a bonding unit provided adjacent to the water droplet removing unit and used for removing the adsorbed moisture on the wafer surface and directly bonding the two compound semiconductor wafers. A wafer bonding apparatus, comprising:
【請求項10】前記接着ユニットは、吸着水分除去後の
ウェハ表面の残留水分量を一定に保つ手段を有すること
を特徴とする請求項7〜9の何れかに記載のウェハ接着
装置。
10. The wafer bonding apparatus according to claim 7, wherein said bonding unit has means for keeping the amount of residual water remaining on the wafer surface after removing adsorbed water constant.
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